Все новости

Физики из Франции разработали мюонные 3D-сканеры для диагностики ядерных реакторов

Работу сканеров проверили на выведенном из эксплуатации реакторе "Маркуль G2", сообщается в журнале Science Advances

ТАСС, 3 февраля. Французские физики создали установку, позволяющую использовать мюоны космического происхождения для мониторинга целостности внутренних оболочек ядерных реакторов, в том числе и давно отключенных энергоустановок. Работа этих 3D-мюонных сканеров была проверена на выведенном из эксплуатации реакторе "Маркуль G2", отмечают исследователи в статье в журнале Science Advances.

"Нам впервые удалось получить трехмерные снимки внутренней структуры атомного реактора и оценить его целостность при помощи неинвазивного и неразрушающего метода ведения наблюдений. Несмотря на огромные размеры ядерной установки, ее 3D-снимки можно получить при помощи детекторов мюонов за короткое время, не опираясь при этом ни на какие предварительно известные данные", - пишут исследователи.

Каждую секунду в верхних слоях атмосферы Земли образуются миллионы мюонов, заряженных частиц, которые возникают в результате столкновения космических лучей с молекулами газов в воздухе. Эти частицы движутся с околосветовой скоростью, что позволяет им проникать на десятки и сотни метров вглубь поверхности планеты. В результате каждый квадратный метр поверхности планеты поглощает каждую секунду около 10 тысяч этих частиц.

Этой особенностью мюонов в последние десять лет начали активно пользоваться археологи. Как оказалось, детекторы этих частиц можно использовать для создания своеобразных трехмерных сканеров, способных искать пустоты и скрытые помещения в памятниках архитектуры древности. В частности, такие поиски сейчас ведут сразу несколько коллективов физиков и археологов, изучающих пирамиды и гробницы древних фараонов.

Мюонные фотографии реактора

Группа физиков под руководством Себастьяна Прокурора, научного сотрудника университета Париж-Саклэ (Франция), приспособила детекторы космических мюонов для решения еще одной важной практической задачи - отслеживания внутреннего состояния и целостности работающих и выведенных из эксплуатации атомных реакторов. В прошлом ученые уже пытались применять мюонные детекторы для этих целей, однако им удавалось получать лишь двухмерные изображения некоторых реакторов.

Прокурор и его коллеги решили эту задачу, адаптировав для нее мюонные детекторы, которые французские исследователи создавали для поиска потайных комнат в древнеегипетских пирамидах. Для этого ученые проследили за тем, как космические мюоны взаимодействуют с различными компонентами частично разобранного ядерного реактора "Маркуль G2", выведенного из эксплуатации в 1980 году, и создали алгоритм, восстанавливающий трехмерное изображение ядерной установки по нескольким десяткам двумерных проекций, полученных при помощи мюонных сканеров.

Последующие тесты показали, что полное трехмерное изображение "Маркуля G2" можно получить примерно за один-два дня при помощи всего четырех мюонных сканеров, установленных в специально подобранных для этого точках в окрестностях ядерного реактора. Это позволяет использовать системы трехмерного мюонного сканирования для поиска дефектов внутри ядерных реакторов и отслеживания их состояния.

Как отмечают Прокурор и его коллеги, подобные системы будут особенно ценными для персонала АЭС или работников спасательных служб в том случае, если доступ внутрь реактора затруднен или невозможен из-за конструктивных особенностей или поломок, подобных аварии на четвертом энергоблоке АЭС "Фукусима-1". Мюонные сканеры помогут оценить масштаб повреждений и своевременно принять надлежащие меры, подытожили ученые.